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1、吉林大学毕业设计论文一说明书目录一 说明书目录。1二 摘要。3三 设计的任务及要求 。4四 挖掘机的发展趋势。5五 挖掘机的概述。14六 挖掘机可靠性分析。16七 自平衡节能型液压挖掘机总体设计。241） 主要参数的选择；2） 工作装置参数的确定； 3） 底盘和履带结构参数的确定；4） 液压系统形式的确定；5) 主要机构的设计确定；6） 自平衡节能型液压挖掘机总体设计框图；7） 整机总体设计简图；八 回转定位控制的设计。331） 单片机电子元件简介；3） 回转定位控制电路简图；九 总结。38十 参考文献。39 二. 摘 要一台挖掘机和其他机器一样，都是由许多零件、部件互相组合而成的一个整体。自
2、平衡节能型液压挖掘机也是一样，它的性能不仅决定于各个零件、部件设计的是否合理，而更主要的决定于各部件性能的相互协调。换言之，自平衡节能型液压挖掘机的总体设计对整机的性能起着决定性的影响。如果设计中缺乏对整机的全面考虑，即使各部件是良好的，但是他们组合在一起却不一定能获得良好的性能。 自平衡节能型液压挖掘机的总体设计，就是根据任务书所规定的规格，使用条件等要求，合理选择机型、性能参数、整机尺寸及各主要部件的结构型式并进行合理布置，为下一步设计提供基础和依据。由此可见，总体设计是挖掘机设计中的一个及其重要的环节。本设计主要进行一下几方面的工作：1 进行整机整体布局，确定主要参数，整机尺寸；2 单片
3、机完成回转定位控制的设计；全面考虑整机各部件的整体的协调性，为下一步设计大好基础；关键词：整机设计、回转定位控制 三毕业设计任务机要求题目名称：自平衡节能型液压挖掘机总体设计和回转定位控制课题内容及工作量：1构形式：履带式底盘，挖掘机自平衡工装主要参数：整机重量：2328t;挖掘半径：15m;挖掘深度：5m;额定斗容量：1.0m3发动机功率：150kw;液压系统额定工作压力：32M;最高行走速度：3.2km/h;回转速度：57/min;2 工作量：（1）完成整机的总体设计 完成回转定位自动控制系统设计；（2）完成设计图纸；（3）编写说明说一份（4）完成译文，电路程序等工作；四 挖掘机的发展趋势
4、对于液压挖掘及设计制造而言，当今发展液压挖掘机的首要问题是提高其可靠性，降低运营成本，提高司机的舒适性何以维修性。1 在产品的可靠性和寿命的提高上面机械和液压设计的改进在不断的提高设备的可靠性，近几年来，能够预先报警、预照发生故障的电子检测诊断系统的广泛应用，是提高设备可靠性和完好的主要因素。当今，精确监控系统的性能及其适中的价格有利于更广泛的应用。挖掘机通常是在极其恶劣的作业条件下进行工作的，所以用户对挖掘机的质量、作业性能、使用寿命和可靠性的要求越来越高。国外的液压挖掘机主要部件的使用寿命：柴油机寿命800012000h;油泵作业寿命800012000h；油缸的作业寿命3000h;多路阀作
5、业寿命（启闭次数）为100万次以上；动臂、斗杆疲劳寿命为100120万次；回转支承寿命10000h；斗齿寿命500700h。提高挖掘的寿命和可靠性主要从以下2个方面进行:（1）提高产品设计得的可靠性：a.新产品设计应尽可能采用经过考虑的行之有效的老产品的零部件；b.尽可能采用可靠性高的配套件；c.主机设计中留有足够的强度储备；d.对新产品和修改的产品关键零部件进行严格的试验考核，以验证设计和修改的正确性，并找出薄弱环节，改进设计和工艺，保证关键零部件合乎质量要求。（2）提高产品制造的可靠性：a.严格保证焊接质量的各种措施和检验手段，确保关键零部件的焊接强度和质量；b.根据工作的精度和尺寸的要求
6、，选用合适机床和工装来保证加工质量，以达到所需的尺寸精度和光洁度；c.严格控制液压油的污染度；d.严格生产车间的管理制度，保证生产有秩序，按工艺要求进行。2.工作装置液压化工作装置液压化的问题随着斗容量的增加，机重增长很多，如此一来制造挖掘机就需要大量的钢材，能量消耗也增加很多。另外，由由挖掘机运动学分析知道，挖掘机比较高的阶面，在斗齿上不能产生更大的切削力；对于倾斜矿层的清理根底，向装载车中卸载高度偏小，都是现实挖掘机的缺点，这些在液压挖掘机中得以克服。对于单斗液压挖掘机想也压化估计。最近小型挖掘机向液压化发展很快，大型的则发展不快，或者说发展不大。这主要是受到大型挖掘机制造精度高，维护保养
7、复杂，故障不易发现，现场维修困难，故障率高。所以，今后特大型挖掘机向液压化发展由于受到液压元件的限制不会太快。大型挖掘机仍以机械式为主。3 在电力拖动机控制方面节省资源，节省劳动力，节省能量是经济建设的普遍要求。挖掘机采用晶闸管，其体积小、重量轻、效率高。对于直流电动机，感应电动机用晶闸管调压调速，已应用到挖掘机上；今后是交流变频调速，用以代替调压调速。4电子监控举例卡特皮勒公司的重要的信息管理系统、O&K公司的Board控制系统和德马克公司的ETM和ECS系统等，都能进行某些纪录，处理和显示发动机、挖掘机系统的重要参数，以预报可能发生的故障，加速故障的处理和协助制定维修计划。例如在挖掘机上装
8、备可靠的ETM诊断系统，用数据形式将挖掘机的运行状况显示在驾驶室的显示器上。在挖掘机各种重要的部位都装有传感器，可以给系统提供约30个输入信息，可区分开故障信息和一般信息，必要时可调用一般信息显示在屏幕上，而故障信息一旦出现，便立即显示和触发声响报警系统。故障信息储存起来，可供维修人员使用。故障纪录和其它数据可用便携式打印机打出来。Demag ECS电子检索系统可安装在大型液压挖掘机上。ECS系统以条形图显示发动机的转速、燃油油位、水温和油温等一般参数，以数字形式显示日期、时间、时数、环境温度、发动机油压和发动机功率等数据。除了对设备作日常的检查外，司机在驾驶室内还可以利用此系统检查设备的各种
9、功能和工况。必要时，设备故障连同文字说明都可显示在屏幕上，司机可利用该设备调出更为详细的资料，以估计问题的所在，这样，司机被人便能排除很多简单的故障。维修人员可利用ECS系统打印出上次维修后的各种故障纪录，以便进行分析，还可以利用ECS对所有运行的参数的设定值和实际值作对比。这些资料可作为故障纪录文件和设备完好率文件使用。为了进行挖掘机的全面的检查，系统是桉树个级别编制的。利用检测器和键盘，选择各级菜单作逐级检查。例如，一级为部件检查级，按其菜单对发动机、变速箱、液压、电气和润滑系统、消除系统等进行检查。若选择“液压”，则给出二级菜单，然后可在作选择进入三级菜单，给出滤油器和油箱的温度报告、工
10、况报告及其它检查菜单项。选择这一级菜单项目后，可给出四级的信息，这一级为给油阀组、驱动马达等另件检查级。5微机控制大型液压挖掘机使用微机控制的主要作用是使许多的操作过程实现自动化，以使司机将主要精力集中在铲装和优化操作，节省油料减少磨损等。现在许多的制造厂又在探索未来，他们的发展规划都在继续开发微处理器的功能，以改进挖掘机的控制和提高效率。6操作的舒适性现在有许多设计者以将舒适性列入设计必须考虑的内容和主要研究项目。有的设计在驾驶室里安装空调设备、隔音设备和室内增压设备以防止灰尘进入。从设计中考虑增加底盘的强度和稳定性以减小装载振动及其对设备和操作工的影响。7节能技术的发展趋势随着液压挖掘机年
11、产量的提高，节能技术将成为研究的重点，提高工作压力、降低压力损失将是今后的发展趋势。71 减少压力损失一般情况下，在液压挖掘机的液压系统中，液压油管程损失占15%左右，行走系统的背压阀的开启压力损失为15%，控制阀的节流损失为15%，怎样降低这些压力损失使今后的研究方向。（1）对于液压管路来说，管路的合理布置，尽量减少管路的弯曲，以减少油流的压降损失是很复杂的事，根据液压油沿程压力损失的计算公式与局部压力损失知道：沿程压力损失因数，和雷诺数与管路内的粗糙度有关，Re与液体的流动有关、与管路的通经面积有关。液压挖掘机上的软管的用量很大，软管接头通径尺寸和胶管通径尺寸的合理配置可减少油压损失。（2
12、）减少通过控制阀的有压损失。 对液压挖掘机的液压系统来说，控制阀是不可缺少的元件，怎么样改变阀芯的通径形状尺寸和阀芯的开口尺寸，减少压力损失，下图就是液压油经过控制阀时压力差与流量的特性曲线。如何将低压力差，以达到节能的目的，是很有价值的研究项目。控制阀压力差与流量特性曲线（3）改进行走系统背压阀可减少压力损失。液压挖掘机的是靠液压油推动液压马达以产生旋转动力而行走的，背压阀的功能其一是液压挖掘机在下坡行使时，防止失速而造成马达吸空，产生气蚀而影响马达的使用寿命；其二是制动功能，如果能改进行走装置的结构，去掉背压阀后而不能保持原来的功能作用不变，也可起到节能15%的作用。72 提高工作压力减少
13、不必要的流量，可减少流量的管程压力损失和溢流阀开启压力损失。但是由于目前液压元件和管子材料耐压强度等问题，一般液压挖掘机的液压系统的额定压力为30Mpa使安全的，如果将来能提高到36Mpa，减少流量可起到节能的目的。73 回转制动的能量回收液压挖掘机的每个作业循环为20s左右，但是其制动时间为3s左右，且制动力矩很大。如果连续作业能回收回转制动的能量，可节省能耗。如能在回转装置上放置一套间歇式的发电机，在回转制动时，接合发电机发电，闭合电路把电送入蓄电池，可节省发动机所带发电机的功率。74 单片机在液压挖掘机节能控制中的应用.节能的原理和实现a.节能原理液压传动动力机械节能原理的研究认为:(1
14、).发动机工作时有一条最佳比油耗线(或最佳节能线),如图1中的AC线,发动机只要在最佳比油耗线上或尽量接近最佳比油耗线工作,就可以降低油耗值.(2).按照工作情况,合理的选择发动机液压泵系统联合工作特性,使其在各种工况下都处于最佳经济工作状态,实现节能.(3).发动机在不同的转速下所对应的最低油耗点的扭矩是不一样的,每个转速都有一个响应的扭矩,在该扭矩下,发动机油耗最低.(4)空载时,液压泵“零”排量调节,发动机怠速工作,机器处于“休眠”状态,大大节能.(5)超载时,液压泵按压力控制线工作,减小溢流损失,因而节能.液压挖掘机在实际工作中,除了一般的管道,沿程损失的机械损失外,主要能量损失有:(1)发动机喷油提前角不正确引起效率降低;(2)发动机和液压泵不匹配造成能量损失;(3)液压流量损失及压力损失;(4)溢流损失.b. 节能的实现针对上述能量损失,依据液压传动动力机械节能原理,提出下列设计:（1） 据实际工作情况,设定各种不同的工作模式,利用计算机控制系统控制发动机,使其稳定在相应
